預(yù)制箱梁混凝土的性能要求及質(zhì)量控制

文／于文瀚 中鐵十一局集團橋梁有限公司 江西鷹潭 335000

引言：

在大型橋梁建設(shè)中，預(yù)制箱梁技術(shù)的應(yīng)用頻率越來越高，這一技術(shù)可以提高橋梁的性能，延長橋梁的使用周期，減少維護成本。在預(yù)制箱梁技術(shù)中，混凝土性能可以保證操作更加簡單、方便，有效提高生產(chǎn)效率，縮短施工周期。由于預(yù)制箱梁的體積比較大，在進行施工時需要高度重視質(zhì)量控制，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。

1.預(yù)制箱梁概述

1.1 制作工藝流程

在預(yù)制梁場內(nèi)，清理預(yù)制箱梁臺座并均勻涂刷脫模劑，在預(yù)制箱梁臺座上綁扎箱梁底腹板鋼筋，將圓形波紋管準(zhǔn)確定位安裝在底腹板鋼筋骨架內(nèi)，按照預(yù)制箱梁尺寸，準(zhǔn)確安裝外側(cè)模板，螺旋筋、錨墊板、通氣孔及端頭模板，并綁扎錨下鋼筋內(nèi)膜打磨完畢并均勻涂刷脫模劑，采用龍門吊吊裝并準(zhǔn)確安裝內(nèi)膜，綁扎頂板鋼筋、準(zhǔn)確定位安裝負(fù)彎矩張拉預(yù)留槽，負(fù)彎矩扁波紋管及頂板預(yù)埋鋼筋，用罐車、布料機澆筑C50 箱梁混凝土并預(yù)留同養(yǎng)試件和標(biāo)養(yǎng)試件，待澆筑完畢后及時覆蓋，直到預(yù)制箱梁其混凝土強度高于拆模強度后依次拆除內(nèi)、外模并用鑿毛機鑿毛翼板及端頭混凝土，并噴淋養(yǎng)生至規(guī)定齡期，當(dāng)混凝土強度達到100%且不少于10 天，箱梁終張拉作業(yè)才可以進行，終張拉作業(yè)完畢后，要求48h 內(nèi)完成壓漿作業(yè)，即完成了預(yù)制箱梁的制作。

1.2 受力特性

對箱梁鋼筋進行預(yù)應(yīng)力張拉處理，預(yù)應(yīng)力的張拉即在鋼筋混凝土構(gòu)件的預(yù)留孔洞中插入鋼筋，并提前對鋼筋施加張拉力，鋼筋在收縮過程中，由于箱梁結(jié)構(gòu)在用途中主要作為受拉構(gòu)件以承受彎矩作用，列車行駛過橋梁時，箱梁的受力特性為上部受壓、下部受拉。因此，針對此受力特性，為增長箱梁的使用壽命以及抗彎作用，須在澆筑混凝土前對箱梁內(nèi)部鋼筋做張拉處理。因在張拉作用完成后鋼筋呈現(xiàn)向內(nèi)部收縮的趨勢，在澆筑完成后，由于鋼筋的收縮效應(yīng)，鋼筋混凝土構(gòu)件具有一個垂直于縱斷面的變形趨勢。因此，在之后承受彎矩作用時，可提高構(gòu)件的最大承彎上限。

2.預(yù)制箱梁混凝土性能要求

2.1 混凝土的配比控制

為更好地發(fā)揮出預(yù)制箱梁的作用，就要合理應(yīng)用混凝土，從配比入手，確保配比符合要求全面提高混凝土的質(zhì)量。在進行混凝土配置時所采取的主要試驗方法是正交試驗，這一試驗會根據(jù)原材料的自身性質(zhì)做出多個配合比，根據(jù)篩選的指標(biāo)對各種配合比進行分析，最終選出最佳配比。確定配比后，還要進行一系列檢驗項目，確定這一配比是否可以滿足混凝土性能要求。由于混凝土中的原材料比較多，在進行混凝土拌和時，要保證原材料的氯離子總質(zhì)量不要超過膠凝材料總量的0.06%。由于高性能混凝土的流動性能良好，需高度重視起體積收縮等特性，對混凝土配比進行進一步優(yōu)化，避免混凝土不斷收縮，縮小混凝土的徐變終極數(shù)值。要根據(jù)有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)對混凝土的配比進行合理調(diào)整和優(yōu)化，最終才能選擇合適的配比。首先，要對水泥熟料中的各種組成成分進行審核和比對，確定其是否符合要求。通常要選定水泥、礦物摻合料、骨料、外加劑等原料，還要明確水膠比、膠凝材料的使用量。對混凝土中每一種原材料的使用量進行縝密的計算，并對單方混凝土的總堿含量、氯離子含量、三氧化硫含量進行核算，確定其是否滿足要求。對混凝土的配比進行調(diào)整時，要根據(jù)坍落度、含氣量和泌水率的要求確定配比，并以此作為基準(zhǔn)。對基準(zhǔn)配比的水膠比進行調(diào)整，還要改變膠凝材料、礦物摻合料、外加劑的使用量，及時調(diào)整砂率參數(shù)，最終調(diào)制出符合要求的若干配比。結(jié)合配比要求，制定出具有良好力學(xué)性能和抗裂性能的試件，加大養(yǎng)護力度，并進行試驗。進行耐久性試驗時，要選擇出綜合性能良好、抗壓強度符合要求的若干個配比，可分組進行試驗，根據(jù)不同試驗結(jié)果，篩選出最佳配比。

2.2 混凝土原材料的質(zhì)量控制

要加強對預(yù)制箱梁混凝土的質(zhì)量控制，確保其原材料符合施工要求。對原材料的生產(chǎn)場地進行仔細(xì)考察，并對其進行嚴(yán)格的監(jiān)測，確保原材料有質(zhì)量合格證和檢驗報告。

2.2.1 水泥

預(yù)制箱梁所使用的水泥質(zhì)量必須要有保證。要確保水泥性能穩(wěn)定，強度等級不能少于42.5，以低堿硅酸鹽或低堿普通硅酸鹽材質(zhì)的水泥為主，同時要控制好水泥中混合材種類。要對結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對水泥進行嚴(yán)格的抽樣檢查，檢驗項目主要由強度、比表面積、安定性和凝結(jié)時間。

2.2.2 粉煤灰

粉煤灰可以提高混凝土拌合物的性能，使其具備良好的和易性，降低泌水率，避免出現(xiàn)離析。在預(yù)制箱梁技術(shù)中，需要采用I 級粉煤灰作為混凝土的材料。要加強對粉煤灰的抽樣檢測，隨機選取10kg 以上的粉煤灰作為樣品，對其細(xì)度、燒失量、需水量比、游離氧化鈣、活性指數(shù)等指標(biāo)進行仔細(xì)檢驗，同時可以結(jié)合經(jīng)驗，對粉煤灰的玻璃微珠、色差、銨鹽含量進行觀測。

2.2.3 磨細(xì)礦渣粉

礦粉可以保證混凝土的水化熱得到進一步降低，這樣就可以避免混凝土在最初產(chǎn)生裂縫。礦粉能夠提高混凝土的密實性和抗?jié)B功能，因此，要加強對礦粉的檢驗，確保其沒有問題后，方可投入使用。

預(yù)制箱梁生產(chǎn)過程中雙摻粉煤灰與礦粉, 通過調(diào)節(jié)兩者之間的摻配比例，充分利用粉煤灰和礦粉之間良好的技術(shù)耦合性，發(fā)揮兩者之間的綜合功能，從而對混凝土工作性有顯著改善。

2.2.4 細(xì)骨料

細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)應(yīng)保持在2.6 ～3.2，應(yīng)用級配為Ⅱ區(qū)的中砂。對細(xì)骨料進行檢驗時，要保證項目全面，采取抽樣調(diào)查的方式，嚴(yán)格按照檢驗項目進行檢測。如果發(fā)現(xiàn)檢驗結(jié)果中的某項指標(biāo)不符合要求，就要重新取樣進行二次檢測，如果依然不符合要求，就不能投入使用。

2.2.5 粗骨料

選擇粗骨料時，一般要保證其粒級在5～20mm 之間。要加強對粗骨料的檢測，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求確保粗骨料得到全面檢驗，要對其壓碎指標(biāo)值、含泥量、泥塊含量、顆粒級配等指標(biāo)進行檢驗。

2.2.6 外加劑

外加劑的作用是豐富混凝土的功能，通常以聚羧酸系高效減水劑為主。對聚羧酸系高效減水劑進行檢測時，需要結(jié)合《混凝土外加劑》的要求和規(guī)定，在保證檢測項目全面的同時，還要出具生產(chǎn)商的質(zhì)量證明書。對外加劑進行檢測時，需要考慮到外加劑與其他材料相結(jié)合的適應(yīng)效果，根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整摻和量。

2.3 預(yù)制箱梁混凝土的灌注

確定混凝土的各項原材料符合要求后，就要開展混凝土拌合工作。正式拌合之前，要結(jié)合粗骨料和細(xì)骨料實驗結(jié)果，了解其含水量，下達配比通知單，相關(guān)人員要結(jié)合通知單的要求進行攪拌。攪拌所采用的工具是強制式攪拌機，要由專人負(fù)責(zé)投放外加劑，確定其摻量符合要求。進行混凝土灌注時，通常會采用兩臺布料機進行操作，順序是從兩端和兩側(cè)同時向中間推進，逐漸灌注。要利用插入式振動棒，采用側(cè)振作為灌注的輔助手段。側(cè)振時，要將短振和勤振相結(jié)合；振搗棒以垂直點振的方式進行振搗。要采取分層澆筑和振搗的方式，保證每層混凝土的澆筑厚度不要大于30cm。要保證底部和腹板的混凝土得到順利灌注，再關(guān)閉內(nèi)膜頂板，留出灌注口，再對頂板進行混凝土灌注操作。為保證表面平整，可采用整平機配合人工進行操作。當(dāng)頂板混凝土灌注工作完成后，還要進行收面處理，避免混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.4 對混凝土的養(yǎng)護與施工管理

對混凝土進行養(yǎng)護時，需要保證溫度和濕度適宜，這樣才能合理控制混凝土的內(nèi)部與外部溫度差值，提高混凝土的強度，避免產(chǎn)生裂縫。要考慮到水化熱所帶來的不利影響，加大養(yǎng)護力度，嚴(yán)格控制產(chǎn)生裂縫的可能性。養(yǎng)護工作至關(guān)重要，需在梁體頂板混凝土澆筑完畢初凝后，對頂板進行蓄水養(yǎng)護，避免混凝土表面水分散失，形成早期裂紋。如果溫度比較高，對混凝土的養(yǎng)護工作更需要高度重視。對梁體進行養(yǎng)護時，要由專人負(fù)責(zé)自動噴淋養(yǎng)護，對混凝土芯部溫度、表面溫度、環(huán)境溫度進行定期測定，還要了解風(fēng)速和環(huán)境濕度等參數(shù)，并根據(jù)其變化調(diào)整養(yǎng)護手段，用水時要保證水的溫度與要求相符，避免水的溫度與混凝土的表面溫度差距過大。確?；炷列静颗c表層、表層與環(huán)境之間的溫差不會超過15℃。需確保梁體混凝土強度達到規(guī)定強度時（不小于梁體設(shè)計強度的60%加3.5 兆帕），方可進行拆模處理。在進行拆模時，要嚴(yán)格遵循拆模的步驟，先拆端模后拆內(nèi)膜，等初張拉結(jié)束后整體提梁、移梁，梁體離開底模。拆模工作完成后，要及時對梁體混凝土進行底板浸水養(yǎng)護、腹板和內(nèi)腔自動噴淋養(yǎng)護，頂板蓄水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不能少于14 天。要加大施工管理力度，保證混凝土的各項工作能夠有專人負(fù)責(zé)，加強監(jiān)督，全面提高混凝土的質(zhì)量。同時還要加大對施工人員的培訓(xùn)力度，使其能夠掌握施工重點，嚴(yán)格按照要求進行操作。要加強對混凝土的質(zhì)量檢查，對其施工中涉及到的諸多參數(shù)進行檢查，還要對混凝土的強度、外觀、結(jié)構(gòu)等參數(shù)進行檢查。確保原材料質(zhì)量符合施工要求，要對材料進行嚴(yán)格的檢驗，需結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范做好取樣工作，再進行檢查。

3.預(yù)制箱梁質(zhì)量控制

3.1 模板施工質(zhì)量控制

箱梁模板的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)形式、材料選擇均應(yīng)嚴(yán)格按照模板設(shè)計圖紙進行，首先應(yīng)確保模板具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。根據(jù)本項目工程現(xiàn)狀以及業(yè)主要求，預(yù)制梁側(cè)模采用厚度為6mm 的復(fù)合鋼板。模板進場后需對模板進行驗收，驗收合格后才可使用。底部模板在設(shè)計初期時應(yīng)當(dāng)考慮地基承載力與張拉鋼筋所帶來的預(yù)應(yīng)力及荷載作用，確保底模周圍的排水通暢。制作鋼模時截面規(guī)格公差和模具尺寸公差應(yīng)得到嚴(yán)格的控制，對連接模具尺寸的精度要求也應(yīng)同時滿足：連接順暢，模面大小均勻，轉(zhuǎn)角過渡圓滑，連接孔位置正確。

在鋼模的制造過程完工之后，需要再進行一個整體的試模拼合階段，待工程監(jiān)理方的檢驗工作合格后，才可以啟用。側(cè)壓模壓成型完畢后，應(yīng)按規(guī)定逐節(jié)順序依次進行編號，平整后存放，以有效避免模具在里壓或自重應(yīng)力作用下變形。端?？醉毮芨鶕?jù)鋼筋設(shè)計要求預(yù)設(shè)的水平通徑長或鋼筋直徑通過孔，孔洞直徑宜稍大超過鋼筋孔徑。

3.2 模板安裝質(zhì)量控制

模板在預(yù)制梁澆筑施工前，必須用磨光機打磨光滑并均勻涂抹脫模劑（脫模劑優(yōu)先選用水性材料），重點控制模板接縫處的平整度；模板在安裝時，應(yīng)注意通過調(diào)整對拉桿等措施保證安裝牢固，及時對預(yù)留孔洞采用強力膠皮或填縫劑止?jié){，對拼接縫采用厚度不小于2mm 的膠條牢固粘貼等，避免澆筑過程出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象；模板在拼裝好后，需仔細(xì)檢查模板側(cè)面和模板釘扣，觀察接縫有無錯臺，同時注意混凝土的保護層厚度是否滿足要求。

3.3 鋼筋材料質(zhì)量控制

在鋼筋施工之前，質(zhì)量控制人員首先對鋼筋材料的質(zhì)量和性能進行嚴(yán)格檢測，確保鋼筋材料的各項參數(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋材料進場時，對鋼筋材料的合格證書進行檢查，鋼筋材料進場之后要及時進行抽樣檢測，各項參數(shù)指標(biāo)都檢測無誤以后方可投入施工。存放鋼筋材料時，按照鋼筋的等級、鋼種、生產(chǎn)商、牌號進行分類存放，并且存放過程中要保證鋼筋材料高出地面50cm以上，同時采用塑料布或者篷布進行覆蓋，防止鋼筋材料出現(xiàn)銹蝕等問題。

3.4 底板和腹板施工質(zhì)量控制

本工程中，鋼筋在固定的加工地點進行下料，之后運送到施工現(xiàn)場，在鋼筋綁扎施工過程中，質(zhì)量控制人員嚴(yán)格檢查，鋼筋的尺寸、間距、接頭，確保滿足規(guī)范要求及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。I 級鋼筋必須調(diào)直，施工中使用調(diào)直機或者冷拉的方式進行調(diào)直，II 級鋼筋的接頭采用焊接方式，保證焊接質(zhì)量，確保焊接牢靠。此外質(zhì)量控制人員嚴(yán)格管理底板鋼筋的接頭數(shù)量，在相同截面上，鋼筋接頭的數(shù)目不能大于截面鋼筋數(shù)量的30%，焊接時將接頭部位彎曲，保證接頭兩側(cè)的鋼筋處于相同中軸線。

3.5 縱向鋼束波紋管入模定位控制

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，同時考慮到設(shè)計要求，對管道坐標(biāo)進行仔細(xì)檢查，之后檢查上層管道與下層管道之間的間距，再檢查同排管道之間的間距，檢測管道的加固情況以及支撐情況，確保各項檢查結(jié)果都滿足要求，如果存在不符合要求的情況，要及時采取處理措施。采用鋼筋定位架對鋼束實施定位，直線范圍內(nèi)的定位架間距控制在1m，曲線范圍內(nèi)的定位架間距控制在50cm，鋼束定位架制作完成以后，與頂板鋼筋、腹板鋼筋以及底板鋼筋進行焊接，保證焊接牢靠。施工過程中要嚴(yán)格檢查波紋管的質(zhì)量和外觀，并且要做好密封性試驗，質(zhì)量存在缺陷的波紋管嚴(yán)禁投入施工。定位筋的數(shù)量要滿足相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求，施工過程中防止定位筋出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，避免波紋管被電火花灼傷。

3.6 混凝土澆筑質(zhì)量控制

在開展預(yù)制箱梁的施工時，混凝土起到加強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增大橋梁承載能力的作用，所以混凝土的澆筑施工尤為關(guān)鍵。正式開展?jié)仓鳂I(yè)前，要求施工人員做好混凝土材料質(zhì)量檢查工作，對混凝土的各項參數(shù)指標(biāo)實行精準(zhǔn)審查。且參照箱梁的實際結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃澆筑順序，以免出現(xiàn)偏斜的情況。

同樣值得注意的環(huán)節(jié)還有振搗作業(yè)，工作人員需按照工程規(guī)范合理施工，以免出現(xiàn)混凝土裂縫，引發(fā)整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。再者，在澆筑階段，工程人員還需做好平整度的管理。待澆筑作業(yè)結(jié)束后，施工人員要做好養(yǎng)護工作。具體養(yǎng)護措施有：在混凝土表面實行灑水處理，或者覆蓋一層保護膜，防止混凝土表面過多與外界空氣接觸。

在混凝土施工前，需對混凝土材料、混凝土性能進行檢測，確?；炷敛牧暇邆浜细褡C書及相應(yīng)的復(fù)檢報告;確?；炷猎噳K的坍落度、強度（指標(biāo)樣28d 齡期的抗壓強度）等參數(shù)符合工程要求。對于梁結(jié)構(gòu)，監(jiān)理人員根據(jù)施工單位取樣數(shù)的10%，開展平行檢驗。在混凝土施工中，需對混凝土澆筑、振搗過程進行質(zhì)量監(jiān)督，確保澆筑與振搗的速度、時間、方向等要素符合規(guī)范要求，檢測后澆帶的設(shè)置是否與施工圖紙一致。

3.7 鋼筋加工質(zhì)量控制

鋼筋的搭接長度、焊接質(zhì)量必須滿足施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，搭接長度為45d，鋼筋的焊接一般采用電弧焊和二氧化碳保護焊，焊縫的長度雙面焊為5d，單面焊為10d，焊接時要嚴(yán)格按照規(guī)范進行，同時保證焊縫長度要達到要求。焊接的過程中注意控制好電焊機的電流強度，防止電流強度過大燒傷鋼筋。注意鋼筋焊縫的飽滿度，一般焊縫是否飽滿以焊縫是否焊平鋼筋的頂面為準(zhǔn)。鋼筋焊接完成后，需將焊渣清理干凈。

3.8 預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制

預(yù)制箱梁施工作業(yè)中，同樣重要的環(huán)節(jié)還有預(yù)應(yīng)力張拉的質(zhì)量控制，該環(huán)節(jié)對后續(xù)施工的順利開展起到?jīng)Q定性作用。在開展該項施工中，施工人員需利用適當(dāng)?shù)膹埨瓩C具完成作業(yè)，這里提到的張拉機具要同張拉材料、張拉錨具、鋼筋材料相符合。另外，在張拉力度的掌握方面，要求施工人員結(jié)合工程實際，做出精準(zhǔn)掌控。一旦張拉力度過大，超過張拉材料所能承受的最大應(yīng)力，則此時張拉材料將出現(xiàn)表面斷裂問題，而若張拉力度過小，則不能發(fā)揮預(yù)應(yīng)力應(yīng)有的作用，同樣不利于維持橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

目前，預(yù)應(yīng)力張拉完成后，普遍采用真空輔助壓漿技術(shù)，預(yù)應(yīng)力筋主要依靠成孔材料和包裹在預(yù)應(yīng)力筋外面的漿體這兩層屏障進行防護。漿體除了具有保護預(yù)應(yīng)力筋的作用外，還會對后張預(yù)應(yīng)力砼梁的整體強度產(chǎn)生重要的影響。如果壓漿不飽滿，不僅會使梁的整體強度有較大的降低，會導(dǎo)致裂縫提早出現(xiàn)，而且會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋由于得不到包裹而失去保護作用，極易產(chǎn)生腐蝕，直接威脅到預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的安全性和耐久性。因此施工人員應(yīng)加強對真空壓漿技術(shù)的掌握，及對正確操作的重要性的認(rèn)識。

3.9 預(yù)應(yīng)力管道壓漿及封錨質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力管道在壓漿前必須清除內(nèi)部的雜物及積水，認(rèn)真檢查閥門是否阻塞。采用真空過濾成組作業(yè)時，空氣安全應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。管道的最高位置應(yīng)為排氣孔，只有在污泥被淹沒后，才可關(guān)閉排氣口和排水口。水泥漿壓力保持不小于0.5MPa 的穩(wěn)壓期，該穩(wěn)壓期的保持時間宜為3min ～5min，后關(guān)閉進漿口閥門，使水泥漿在有壓狀態(tài)下凝結(jié)，以保證壓漿密實。分組必須在設(shè)計要求的時間內(nèi)進行，同一管道的連接必須同時連續(xù)停止，以避免管道與泥漿泄漏。

結(jié)語：

在橋梁工程的施工過程中，預(yù)制箱梁施工是一項十分關(guān)鍵的部分，影響預(yù)制箱梁施工質(zhì)量的因素較為復(fù)雜，原材料質(zhì)量因素、施工技術(shù)因素等，都對預(yù)制箱梁的施工質(zhì)量具有一定影響，因此在實際施工過程中，一定要嚴(yán)格把控每個環(huán)節(jié)，避免出現(xiàn)疏漏，全面確保預(yù)制箱梁的質(zhì)量和性能，這樣才能為整個橋梁的性能提供保障。